ASTM D1505-10 透過密度梯度技術測量塑膠密度的標準測試方法

美國材料與試驗協會（ASTM）發布的標準「ASTM D1505-10透過密度梯度技術測定塑膠密度的標準測試方法」描述了測定固體塑膠密度的測試方法。此測試方法基於觀察測試樣本在液柱中下沉的水平，與已知的密度標準相比，液柱顯示出密度梯度。此測試方法相當於國際標準組織（ISO）制定的《ISO 1183-2塑膠-非泡沫塑膠密度測定方法-第2部分：密度梯度柱法》。此 ISO 標準也定義了梯度柱法，用於測定無孔形式的非多孔模製或擠出塑膠或顆粒的密度。密度梯度柱是含有兩種液體混合物的柱，柱內密度從上到下平滑增加。

根據 ASTM D1505-10 標準，固體物質的密度是一種易於測量的特性，通常可用作追蹤樣品中的物理變化、展示和識別樣品之間的均勻性的手段。所描述的測試方法旨在產生精確度優於 0,05% 的結果。當需要 0,05% 或更高的精度時，梯度管的配置應使 1 毫米的垂直距離代表不大於 0,0001 g/cm3 的密度差。色譜管柱的靈敏度為 0,0001 g/cm3 mm。當需要較低的靈敏度時，梯度管必須配置為所需的靈敏度。

這些測試中使用的設備包括：

• 密度梯度管：帶有磨砂玻璃塞的合適的刻度容器。
• 恆溫浴：是將管內液體溫度控制在23度±7±1度的一種方法。管周圍的恆溫水套是實現這一目標的令人滿意且方便的方法。
• 玻璃浮子：一系列經過校準的玻璃浮子，覆蓋要研究的密度範圍，並在整個範圍內近似均勻地分佈。
• 比重瓶：是測定標準浮標密度的設備。
• 適合製備密度梯度的液體：這些液體的詳細資訊在標準中給出的表格中給出。非常重要的是，在樣品浸泡過程中，管中使用的任何液體都不會對測試樣品產生溶劑或化學作用。
• 比重計：一系列適當的比重計，涵蓋要測量的密度範圍。這些比重計的密度等級必須為 0,001。
• 分析天平：精度為 0,0001 g 或更高。
• 用於填充梯度管的虹吸管或移液器裝置：此設備的設計應可使液體流速可調整至 10 6 5 mL/分鐘。

測試樣品必須由一塊被測材料組成。該部件應切割成任何方便的形狀以便於識別，但其尺寸應允許對懸浮樣品的體積中心進行最準確的位置測量。切割樣品時，必須小心避免因壓應力而導緻密度變化。厚度範圍為0,025至0,051毫米的薄膜樣本的平衡位置會受到界面張力的影響。如果懷疑有這種影響，則應測試厚度不小於0,127毫米的薄膜。樣品必須不含雜質和空隙，且不得有會導致氣泡滯留的空隙或表面特徵。

玻璃浮子透過任何適當的方法製備，使得它們完全退火，近似球形，最大直徑小於柱內徑的四分之一，且不干擾測試樣品。製備梯度管中所使用的液體的溶液（400至600mL），使得溶液的密度大約等於最低所需密度。當浮子處於室溫時，它們會緩慢釋放到溶液中。下沉太慢的浮標會被保留，而下沉太快的浮標會被丟棄或保存到另一個管子。如果需要獲得合適的浮體間距，則透過在玻璃板上摩擦浮體頭部來將選定的浮體磨至所需的密度，玻璃板上已舖有400或500目碳化矽或其他合適磨料的稀漿。應透過將浮子每隔一段時間放入測試溶液中並記錄下沉速率的變化來監測進展。

如果測試樣品在調節過程中的密度變化大於密度測定所需的精度，則應在測試前按照適用的 ASTM 材料規範中列出的方法進行調節。

樣品的密度可以透過圖形方式確定，也可以透過標準中給出的方法之一根據樣品塌陷的水平進行計算來確定。

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